這個圖像格式未來會統治你的設備

在剛剛發布的小米 10 上,使用了分辨率超高的一億像素攝像頭,而小米不管在發布會上還是在宣傳頁面上都提到了「HEIF」這種文件格式。

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這個格式是干什么的?和傳統的相片格式又有哪些優勢呢?

視頻和圖片太大,得想辦法變小點

當代生活,圖片和視頻已經成為了互聯網的主流內容,而圖片和視頻相對于文字來說所占用的空間則是呈幾何倍數增長。

舉個例子來說,一個正常的 30FPS、8bit、1080P 視頻,未經壓縮處理的前提下,每秒畫面所占用的空間是:

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· 一個 10 分鐘的短視頻就要用掉 104GB 的空間,如果升級到 60 幀就是 208GB;

· 一部兩個小時的電影就是 1.22TB,如果變成大家都喜歡的 4K 分辨率就是 4.88TB 的大小。

就這個大小別說視頻網站要用多少錢去買存儲,按照家用百兆寬帶 12.5M/s 的下載速度,一秒鐘視頻要緩沖十幾秒鐘,毫無體驗可言。

這個時候就需要視頻壓縮算法解決這個問題:在盡可能保證視頻質量的前提下通過視頻編碼去除視頻中的冗余信息(比如相鄰幀畫面上相同的內容)來縮小視頻的體積。

以目前公認的效率最高的視頻編碼 H.264 為例,大約能讓每秒鐘視頻變成 20MB 左右的大小,這樣就能為節約大量的存儲空間和傳輸帶寬。

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壓縮后 15GB 的 1080P 電影

但是面對越來越高的視頻分辨率和清晰度,H.264 算法也顯得捉襟見肘,尤其是在面對 4K 以上的分辨率時 H.264 已經無法使用了。那么面對即將到來的 8K 時代,該用什么樣的算法來解決壓縮問題呢?

2013 年,國際電信聯盟(ITU)提出了全新的 HEVC(High Efficiency Video Coding,高效率視頻編碼),也就是 H.265 視頻編碼,相較于 H.264 最大的優點就是擁有更高的壓縮率,能夠進一步壓縮視頻的體積。

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算法在壓縮視頻時,會以固定的像素分割畫面(例如 8*8、16*16 等等),并將這些小方塊標記為最小編碼單位。越大的方塊編碼速度越快,壓縮體積越小,但是方塊過大會導致畫質下降。H.265 則可以即時動態調整方塊大小,進而實現更加動態、智能的視頻壓縮效果。

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根據測試顯示,H.265 相較于 H.264 能夠實現 30% 以上的視頻體積縮減,并且還支持 8K 視頻和最高 300 幀視頻的壓縮(H.264 最高支持 59.94 幀)。

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至于為什么叫 H.265 這個名字,如果你看之前有關 WIFI6 的文章的話,就知道WiFi 的全稱應該是 IEEE 802.11,翻譯一下就是「IEEE 協會推出的 802 標準中的第 11 條」。H.265 和這個有點類似:ITU-T 推出的通信標準化標準是從 A—Z 劃分的,表述方式是「字母+.+數字」,例如串行標準的代碼是 V.24、國際電話號碼是 E.164,視頻編碼歸屬于「可視音頻和多媒體系統」,也就是 H 這個分支字母。

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而 HEIF(High Efficiency Image Format,高效率圖片編碼) 則是使用 HEVC 編碼的圖片。

相較于傳統的 JPEG 格式,HEIF 可以節省兩倍以上的空間,并且沒有最大像素限制,并且還能夠記錄照片的深度、透明度等信息。使用 HEIF 文件可以輕松實現動態景深調節、動態照片和多重曝光等操作,非常適合手機這個平臺。

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景深信息

使用 HEVC 編碼的視頻文件根據最后輸出的不同文件后綴也不盡相同,例如 .mov;HEVC 編碼的圖片的擴展名通常是 .heic。

再幫大家捋一捋:HEIF 是圖片格式,而 HEVC/H.265 是編碼格式(類似 H.264,VP8),HEIF 是圖片容器(類似于視頻的 mkv,mp4 后綴),用 HEVC 進行編碼的 HEIF 圖片就是后綴為 .heic 的圖片。

我該怎么看這些文件?

一個新的編碼視頻最重要的是要「有人用」,目前 HEVC 算是一個比較先進的技術,但是已經有了比較廣泛的支持。

蘋果

蘋果陣營是最先支持 HEVC 編碼的廠商之一:

· A9 處理器以上的移動設備在更新到 iOS11 之后均可解碼完整的 HEVC 格式;

· A10 處理器以上的移動設備在更新到 iOS11 之后可以拍攝 HEVC 媒體;

· Mac 平臺更新 macOS High Sierra 以上系統后均支持 HEVC 媒體解碼。

不過根據處理器性能的差異,有些設備無法使用完全版的 HEVC 編碼,在錄制或者解碼時會有性能衰減。

在分享 HEVC 時設備可以設置「自動轉換」,自動轉換成兼容性更好的 Jpeg 或者 H.264 視頻。

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安卓

Android P 以上設備均支持 HEVC,但是不同的系統對 HEVC 的支持范圍也不盡相同。

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微軟

Windows 支持播放 HEVC 編碼,但是需要在微軟商店內下載對應應用,而且還要收費!批評一下。

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兩個都要安裝Linux

通過一些設置 Linux 可以播放 HEVC 編碼的文件,具體操作方式各位可以自行搜索學習。

支持不是問題,收費才是

但是相較于設備支持,HEVC 的收費才是限制其發展的最大絆腳石。

目前 HEVC 的專利在 43 家公司手中,主要分成了三個專利陣營:MPEG-LA(H.264 的授權方)、HEVC Adanvce 和 Velos Media。

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目前來看,如果想要使用完整的 HEVC 編碼,需要繳納每年最高 6500 萬美元的專利授權費,甚至會無封頂繳納(不合規定的前提下),并且需要補齊從銷售第一天的費用,而且還按照地區收費,發達國家的收費更高。

這極大地打擊了設備制造商和內容制造商的使用熱情,也阻礙了 H.265 的推廣。

目前來看,H.264 依然是市場的主流,但是隨著行業技術,尤其是智能手機行業技術的進步,以 H.265、VP9(谷歌的編碼器)等更新的編碼器會逐步進入我們的生活,提供更流暢、更清晰的視頻服務。


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